Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7364798B2 - capillary electrophoresis device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7364798B2 - capillary electrophoresis device - Google Patents

capillary electrophoresis device Download PDF

Info

Publication number
JP7364798B2
JP7364798B2 JP2022539963A JP2022539963A JP7364798B2 JP 7364798 B2 JP7364798 B2 JP 7364798B2 JP 2022539963 A JP2022539963 A JP 2022539963A JP 2022539963 A JP2022539963 A JP 2022539963A JP 7364798 B2 JP7364798 B2 JP 7364798B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
capillary
optical
section
capillary electrophoresis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022539963A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2022024368A5 (en
JPWO2022024368A1 (en
Inventor
賢太郎 大澤
学 塩澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Tech Corp
Publication of JPWO2022024368A1 publication Critical patent/JPWO2022024368A1/ja
Publication of JPWO2022024368A5 publication Critical patent/JPWO2022024368A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7364798B2 publication Critical patent/JP7364798B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704Details; Accessories
    • G01N27/44717Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
    • G01N27/44721Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/88Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8809Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
    • G01N2030/8813Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample biological materials

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

本発明は、キャピラリ電気泳動装置の技術に関する。 The present invention relates to technology for capillary electrophoresis devices.

バイオ医薬は、糖鎖で修飾された抗体分子が、がんや希少難病等の特定標的に対して効果を発現するという低分子医薬品にない優れた作用をもっている。低分子薬品が化学反応によって合成されるのに対し、バイオ医薬品は細胞の生体機能を利用して生成されるため、わずかな培養条件の変化によって生産物の分子構造は影響を受ける。代表的なバイオ医薬品である免疫グロブリンG(IgG)は複雑な構造を持つ分子量15万程度の大きな分子である。このような大きな分子では構造の不均一性を防ぐことは、ほぼ不可能である。従って、バイオ医薬品において製剤の安全性・有効性を確認するための品質検査技術はより一層重要な役割を果たす。免疫グロブリンG等は目的物質の構造が複雑であるためバイオ医薬品の検査項目は多岐にわたる。バイオ医薬品の検査項目として、検査対象物に含まれる主要成分が目的物質であることを確認する確認試験や、不純物の含量を評価する純度試験等にはキャピラリ電気泳動が用いられる。キャピラリ電気泳動装置では、キャピラリに抗体を始めとするサンプルを注入して電気泳動することで、サンプルは分子量や電荷量に応じて分離され、キャピラリ終端付近に設けられた検出部にて検出される。検出方式としては,紫外線(Ultraviolet;UV)吸収,自家蛍光(Native Fluorescence;NF),レーザ誘起蛍光(Laser Induced Fluorescence;LIF)等の光学方式が広く用いられる。 Biopharmaceuticals have superior effects that small-molecule drugs do not have, in that antibody molecules modified with sugar chains are effective against specific targets such as cancer and rare and intractable diseases. While small-molecule drugs are synthesized through chemical reactions, biopharmaceuticals are produced using the biological functions of cells, so slight changes in culture conditions can affect the molecular structure of the product. Immunoglobulin G (IgG), a typical biopharmaceutical, is a large molecule with a complex structure and a molecular weight of about 150,000. It is nearly impossible to prevent structural heterogeneity in such large molecules. Therefore, quality inspection technology plays an even more important role in biopharmaceuticals to confirm the safety and effectiveness of formulations. Since the target substances such as immunoglobulin G have complex structures, there are a wide variety of test items for biopharmaceuticals. Capillary electrophoresis is used as a test item for biopharmaceuticals, such as confirmation tests to confirm that the main components contained in the test object are target substances, and purity tests to evaluate the content of impurities. In a capillary electrophoresis device, a sample such as an antibody is injected into a capillary and electrophoresed, whereby the sample is separated according to its molecular weight and charge amount, and detected by a detection section installed near the end of the capillary. . Optical methods such as ultraviolet (UV) absorption, native fluorescence (NF), and laser induced fluorescence (LIF) are widely used as detection methods.

特許文献1には、「光ビームaを透過するディスク基板1a・1bを備え、該基板1a・1bを張り合わせて得られる試料検出デバイス1には高分子を導通させるための流路4が形成されており、上記試料検出デバイス1における、光ビームaが入射する面の裏面側であって、流路4が形成されている領域に対応する領域には、光ビームaを反射するための誘電体からなる第1の反射膜12が形成されている試料検出デバイス1によれば、光ビームの往路用(入射光用)の光学系と復路用(反射光用)の光学系とを1つの光学系で兼用することができ、試料検出装置本体の小型化が容易となる」試料検出デバイスおよび試料検出装置が開示されている。 Patent Document 1 states, "A sample detection device 1 is provided with disk substrates 1a and 1b through which a light beam a passes, and is obtained by bonding the substrates 1a and 1b together. A flow path 4 for conducting polymers is formed in the sample detection device 1. In the sample detection device 1, a dielectric material for reflecting the light beam a is provided on the back side of the surface on which the light beam a is incident, and in a region corresponding to the region where the flow path 4 is formed. According to the sample detection device 1 in which the first reflective film 12 consisting of The present invention discloses a sample detection device and a sample detection apparatus that can be used for both systems, and the size of the main body of the sample detection apparatus can be easily reduced.

特開2005-147954号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-147954

キャピラリ電気泳動装置ではジュール熱の発生を抑えるために内径が5~250μmと非常に細いキャピラリを用いている。そのため、キャピラリを測定するための光である測定光が照射される領域が非常に小さい。そして、測定光が照射される領域が非常に小さいため、検出感度が低い(検出可能な最小サンプル濃度が大きい)という課題があった。また、1つのサンプルの電気泳動には長い時間(典型的に30分程度)を要する。そのため、スループットが低いことも課題となっている。特許文献1では、光(測定光)を照射した状態で、4本の電気泳動流路が設けられたディスク基板を回転させながら光学計測を行い、同時に4つのサンプルを測定可能とすることでスループットを向上させている。しかし、このような構造では、ほとんどの時間において、測定光は流路以外に照射されている。そのため、流路1本当たりの測定光の照射時間が短くなり、感度が低下する。また、高速回転可能なディスク基板に流路を作製するため、流路長が短くなり電気泳動の分離能が低下するという問題も生じる。 Capillary electrophoresis devices use very thin capillaries with an inner diameter of 5 to 250 μm in order to suppress the generation of Joule heat. Therefore, the area that is irradiated with the measurement light, which is the light for measuring the capillary, is very small. Since the area irradiated with the measurement light is very small, there is a problem in that the detection sensitivity is low (the minimum detectable sample concentration is large). Furthermore, electrophoresis of one sample requires a long time (typically about 30 minutes). Therefore, low throughput is also an issue. In Patent Document 1, optical measurement is performed while rotating a disk substrate provided with four electrophoresis channels while irradiated with light (measurement light), and the throughput is increased by making it possible to measure four samples at the same time. is improving. However, in such a structure, most of the time the measurement light is irradiated onto areas other than the flow path. Therefore, the irradiation time of measurement light per channel becomes short, and the sensitivity decreases. Furthermore, since the flow path is created on a disk substrate that can be rotated at high speed, the length of the flow path is shortened, resulting in a problem that electrophoretic separation performance is reduced.

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、高感度なキャピラリ電気泳動装置を提供することを課題とする。 The present invention was made in view of this background, and an object of the present invention is to provide a highly sensitive capillary electrophoresis device.

前記課題を解決するため、本発明は、光源部と、前記光源部から出射された光を、キャピラリに対し往復透過させる照射光学部と、前記キャピラリに対し往復透過された光に基づく光信号を検出する第1の光検出部とを有し、前記照射光学部は、前記光源部の側から順に、前記光源部から照射される前記光の偏光成分のうち、一方の偏光成分である第1の偏光成分の光を透過し、他方の偏光成分である第2の偏光成分の光を反射させる偏光分離部と、前記キャピラリの前段に設けられたλ/4板と、前記キャピラリを通過した前記第1の偏光成分の光を前記キャピラリの方向へ反射させる反射部と、を有することを特徴とする。
その他の解決手段は実施形態において適宜記載する。
In order to solve the above problems, the present invention includes a light source section, an irradiation optical section that transmits light emitted from the light source section back and forth to a capillary, and an optical signal based on the light transmitted back and forth to the capillary. and a first light detection unit for detecting, and the irradiation optical unit detects a first polarization component, which is one of the polarization components of the light irradiated from the light source unit, in order from the light source unit side. a polarization separation unit that transmits the light of the polarized light component and reflects the light of the second polarized light component that is the other polarized light component; a λ/4 plate provided in the front stage of the capillary; The device is characterized in that it includes a reflecting portion that reflects the light of the first polarized component toward the capillary .
Other solutions will be described as appropriate in the embodiments.

本発明によれば、高感度なキャピラリ電気泳動装置を提供することができる。 According to the present invention, a highly sensitive capillary electrophoresis device can be provided.

第1実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置の全体構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a capillary electrophoresis device according to a first embodiment. 第1実施形態における検出装置の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a detection device in a 1st embodiment. 第1実施形態で用いられる分析装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an analysis device used in a first embodiment. FIG. 第2実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置の全体構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a capillary electrophoresis device according to a second embodiment. 第2実施形態における検出装置の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a detection device in a 2nd embodiment. ファイババンドルの任意の場所における切断面を示す例(7本の場合)である。This is an example (in the case of 7 fiber bundles) showing a cut surface at an arbitrary location of the fiber bundle. ファイババンドルの任意の場所における切断面を示す例(8本の場合)である。This is an example (in the case of 8 fiber bundles) showing a cut surface at an arbitrary location of the fiber bundle. ファイババンドルにおける光ファイバの位置と光量との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of simulation results showing the relationship between the position of the optical fiber in the fiber bundle and the amount of light. 光ファイバの入射側端面位置がr方向へΔrだけ変動した際に生じる変動光量の絶対値を示すグラフである。It is a graph showing the absolute value of the fluctuating amount of light that occurs when the input side end face position of the optical fiber fluctuates by Δr in the r direction. 第3実施形態における検出装置の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a detection device in a 3rd embodiment. 第3実施形態で用いられる分析装置の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of an analysis device used in a 3rd embodiment. ガルバノミラーの制御によるレンズの集光位置の変化を示すグラフである。It is a graph showing a change in the light condensing position of a lens due to control of a galvanometer mirror.

次に、本発明を実施するための形態(「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 Next, modes for carrying out the present invention (referred to as "embodiments") will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted.

[第1実施形態]
(キャピラリ電気泳動装置Eの全体構成図)
図1は、第1実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eの全体構成例を示す模式図である。
キャピラリ電気泳動装置Eは、検出装置1、分析装置2、キャピラリ5、高圧電源8、電極9を有している。
図1に示すように、電気泳動媒体容器6とサンプル容器3とには、それぞれサンプルと電気泳動媒体が収容されている。測定の前に、まず、キャピラリ5が電気泳動媒体容器6に接続される。そして、電気的手段や圧力注入等により電気泳動媒体がキャピラリ5に注入される。キャピラリ5に電気泳動媒体が十分に注入されると、キャピラリ5がサンプル容器3に接続される。そして、電気的手段や圧力注入等によりサンプルがキャピラリ5に注入される。
[First embodiment]
(Overall configuration diagram of capillary electrophoresis device E)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a capillary electrophoresis device E according to the first embodiment.
The capillary electrophoresis device E includes a detection device 1, an analysis device 2, a capillary 5, a high voltage power source 8, and an electrode 9.
As shown in FIG. 1, the electrophoresis medium container 6 and the sample container 3 contain a sample and an electrophoresis medium, respectively. Before the measurement, the capillary 5 is first connected to the electrophoresis medium container 6. Then, the electrophoretic medium is injected into the capillary 5 by electrical means, pressure injection, or the like. When the capillary 5 is sufficiently filled with the electrophoresis medium, the capillary 5 is connected to the sample container 3. Then, the sample is injected into the capillary 5 by electrical means, pressure injection, or the like.

注入側電極槽4と排出側電極槽7とのそれぞれにはバッファ液が満たされている。測定時において、注入側電極槽4と排出側電極槽7とのそれぞれにはキャピラリ5の端部と電極9の端部とが浸されている。そして、高圧電源8により注入側電極槽4と排出側電極槽7とのそれぞれに電圧が印加されると、サンプルの各分子が電気泳動により分子量や、電荷量等の性質に応じて分離されながらキャピラリ5を注入側151から排出側152に向かって移動する。移動した各サンプルの各分子は検出装置1に到達すると、検出装置1において光学的手段によって検出される。また、検出装置1には分析装置2が接続されている。分析装置2は検出装置1から信号を受信し、その信号を基にサンプル内の分子の解析に必要な分析を行う。なお、キャピラリ電気泳動装置Eは高圧電源8や、キャピラリ5に電気泳動媒体や、サンプルを注入するための圧力を制御する制御装置(不図示)を有する。なお、キャピラリ5は、管状の石英の周囲がポリイミドによってコーティングされている。しかし、検出装置1の内部では、キャピラリ5のポリイミドが剥離され、石英の管が露出している状態となっている。 The injection-side electrode tank 4 and the discharge-side electrode tank 7 are each filled with a buffer solution. During measurement, the end of the capillary 5 and the end of the electrode 9 are immersed in the injection-side electrode tank 4 and the discharge-side electrode tank 7, respectively. When voltage is applied to each of the injection side electrode tank 4 and the discharge side electrode tank 7 by the high voltage power supply 8, each molecule of the sample is separated by electrophoresis according to properties such as molecular weight and charge amount. The capillary 5 is moved from the injection side 151 toward the discharge side 152. When each molecule of each sample that has moved reaches the detection device 1, it is detected in the detection device 1 by optical means. Further, an analysis device 2 is connected to the detection device 1 . The analyzer 2 receives a signal from the detector 1 and performs the analysis necessary to analyze the molecules in the sample based on the signal. Note that the capillary electrophoresis device E includes a high-voltage power supply 8 and a control device (not shown) that controls the pressure for injecting the electrophoresis medium and sample into the capillary 5. Note that the capillary 5 has a tubular quartz tube whose periphery is coated with polyimide. However, inside the detection device 1, the polyimide of the capillary 5 is peeled off, leaving the quartz tube exposed.

(検出装置1の構成)
図2は、第1実施形態における検出装置1の構成例を示す図である。
検出装置1は、光源101の側から順に、光源101、レンズ102、バンドパスフィルタ103、偏光ビームスプリッタ104、λ/4板107、レンズ108、レンズ109、レンズ110、ミラー111を有する。レンズ108とレンズ109との間、かつ、レンズ108及びレンズ109の集光位置にキャピラリ5が配置される。また、偏光ビームスプリッタ104から反射される光の経路の一方には参照用集光レンズ105及び参照用フォトダイオード106が設けられている。また、偏光ビームスプリッタ104から反射される光の経路の他方には測定用集光レンズ112及び測定用フォトダイオード113が設けられている。
(Configuration of detection device 1)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the detection device 1 in the first embodiment.
The detection device 1 includes, in order from the light source 101 side, a light source 101, a lens 102, a bandpass filter 103, a polarizing beam splitter 104, a λ/4 plate 107, a lens 108, a lens 109, a lens 110, and a mirror 111. A capillary 5 is disposed between the lens 108 and the lens 109 and at the condensing position of the lens 108 and the lens 109. Further, a reference condensing lens 105 and a reference photodiode 106 are provided on one of the paths of light reflected from the polarizing beam splitter 104. Furthermore, a measuring condensing lens 112 and a measuring photodiode 113 are provided on the other side of the path of the light reflected from the polarizing beam splitter 104.

図2において、実線矢印は光の往路を示し、破線矢印は光の復路を示している。
まず、光源101から出射した光(光源光R1)はレンズ102によってコリメート光に変換される。ここで、レンズ102はコリメートレンズ(第1のコリメートレンズ)である。その後、バンドパスフィルタ103によって特定の波長の光のみが取り出される。タンパク質のUV吸収計測を行う場合、バンドパスフィルタ103の透過波長は280nmや220nm等となる。また、自家蛍光(Native Fluorescence;NF)計測を行う場合、バンドパスフィルタ103の透過波長は280nm等となる。さらに、レーザ誘起蛍光(Laser Induced Fluorescence;LIF)計測を行う場合、使用する蛍光色素の励起波長にバンドパスフィルタ103の透過波長が設定される。光源101の発光スペクトルが目的の波長成分のみを有する場合、バンドパスフィルタ103を省略することができる。以下では、UV吸収計測を行う場合に関して説明する。
In FIG. 2, solid line arrows indicate the outward path of light, and dashed line arrows indicate the return path of light.
First, light emitted from the light source 101 (light source light R1) is converted into collimated light by the lens 102. Here, the lens 102 is a collimating lens (first collimating lens). Thereafter, only light of a specific wavelength is extracted by bandpass filter 103. When measuring UV absorption of proteins, the transmission wavelength of the bandpass filter 103 is 280 nm, 220 nm, or the like. Moreover, when performing autofluorescence (Native Fluorescence; NF) measurement, the transmission wavelength of the bandpass filter 103 is 280 nm or the like. Furthermore, when performing laser induced fluorescence (LIF) measurement, the transmission wavelength of the bandpass filter 103 is set to the excitation wavelength of the fluorescent dye to be used. When the emission spectrum of the light source 101 includes only the target wavelength component, the bandpass filter 103 can be omitted. Below, a case where UV absorption measurement is performed will be explained.

バンドパスフィルタ103を透過した光源光R1は偏光ビームスプリッタ104によってS偏光成分の参照光R2(第2の偏光成分の光)とP偏光成分の測定光R3(第1の偏光成分の光)とに分岐される(符号Y1で示す実線矢印)。ここで、偏光ビームスプリッタ104の反射面104Aは、S偏光成分は反射するが、P偏光成分は透過する。反射面104Aは、レンズ102によって変換されたコリメート光の進行方向に対して、参照用フォトダイオード106(第2の光検出部)の方向へ反射されたS偏光成分の光が向かうよう、傾斜した状態で設置されている。従って、S偏光成分の光は参照用フォトダイオード106の方向へ反射する。ここで、偏光ビームスプリッタ104によって反射された光を参照光R2と称し、偏光ビームスプリッタ104を透過した光を測定光R3と称する。 The light source light R1 that has passed through the bandpass filter 103 is separated by the polarizing beam splitter 104 into a reference light R2 having an S polarization component (light having a second polarization component) and a measurement light R3 having a P polarization component (light having a first polarization component). (solid line arrow indicated by symbol Y1). Here, the reflective surface 104A of the polarizing beam splitter 104 reflects the S-polarized light component, but transmits the P-polarized light component. The reflective surface 104A is inclined with respect to the traveling direction of the collimated light converted by the lens 102 so that the S-polarized light component reflected toward the reference photodiode 106 (second light detection unit) is directed. installed in the condition. Therefore, the S-polarized light component is reflected toward the reference photodiode 106. Here, the light reflected by the polarizing beam splitter 104 is referred to as reference light R2, and the light transmitted through the polarizing beam splitter 104 is referred to as measuring light R3.

偏光ビームスプリッタ104によって参照用フォトダイオード106の方向へ反射された参照光R2は参照用集光レンズ105よって集光され、参照用フォトダイオード106で検出される。ここで、偏光ビームスプリッタ104による参照光R2と測定光R3との分岐比は、ランプのように無偏光な光を出射する光源101を用いる場合には1対1となる。また、レーザ光源のように偏光した光を出射する光源101を用いた場合には偏光状態に応じて分岐比が異なる。しかし、このような場合、例えば、バンドパスフィルタ103の後にλ/2板を設置することで、偏光状態を調整して分岐比を自由に設定することができる。以下では光源101としてランプ光源を用いる前提で説明する。 The reference light R2 reflected by the polarizing beam splitter 104 toward the reference photodiode 106 is focused by the reference condensing lens 105 and detected by the reference photodiode 106. Here, the splitting ratio between the reference light R2 and the measurement light R3 by the polarizing beam splitter 104 is 1:1 when a light source 101 that emits non-polarized light, such as a lamp, is used. Furthermore, when a light source 101 that emits polarized light, such as a laser light source, is used, the branching ratio differs depending on the polarization state. However, in such a case, for example, by installing a λ/2 plate after the bandpass filter 103, the polarization state can be adjusted and the branching ratio can be freely set. The following description will be made on the assumption that a lamp light source is used as the light source 101.

一方、偏光ビームスプリッタ104を透過した測定光R3はλ/4板107によって円偏光に変換されたのち、レンズ108によってキャピラリ5に集光して照射される。ここで、レンズ108はコリメートレンズ(第2のコリメートレンズ)である。キャピラリ5を透過した測定光R3は、コリメートレンズであるレンズ109によってコリメート光に変換される。そして、レンズ109によってコリメート光に変換された測定光R3は、レンズ110によってミラー111に集光して照射される。なお、レンズ110はコリメートレンズ(第3のコリメートレンズ)である。ミラー111で反射された測定光R3は、これまでと同じ光路を逆にたどって再びキャピラリ5に集光して照射される。そして、キャピラリ5を透過した測定光R3は、コリメートレンズであるレンズ108によってコリメート光に変換される。レンズ108によってコリメート光に変換された測定光R3は、λ/4板107によって偏光状態を円偏光からS偏光に変換される。 On the other hand, the measurement light R3 transmitted through the polarizing beam splitter 104 is converted into circularly polarized light by the λ/4 plate 107, and then focused by the lens 108 and irradiated onto the capillary 5. Here, the lens 108 is a collimating lens (second collimating lens). The measurement light R3 transmitted through the capillary 5 is converted into collimated light by the lens 109, which is a collimating lens. Then, the measurement light R3 converted into collimated light by the lens 109 is focused on the mirror 111 by the lens 110 and irradiated thereon. Note that the lens 110 is a collimating lens (third collimating lens). The measurement light R3 reflected by the mirror 111 follows the same optical path in the opposite direction and is again focused and irradiated onto the capillary 5. The measurement light R3 transmitted through the capillary 5 is converted into collimated light by the lens 108, which is a collimating lens. The measurement light R3, which has been converted into collimated light by the lens 108, has its polarization state changed from circularly polarized light to S-polarized light by the λ/4 plate 107.

前記したように、偏光ビームスプリッタ104はS偏光を反射する性質を有している。従って、S偏光に変換された測定光R3は偏光ビームスプリッタ104によってすべて反射される(符号Y2で示す破線矢印)。このとき、偏光ビームスプリッタ104における反射面104Aの傾斜方向により、測定光R3は測定用フォトダイオード113(第1の光検出部)の方向へ反射される。測定用フォトダイオード113の方向へ反射された測定光R3は、測定用集光レンズ112によって集光されて測定用フォトダイオード113によって検出される。 As described above, the polarizing beam splitter 104 has the property of reflecting S-polarized light. Therefore, the measurement light R3 converted into S-polarized light is completely reflected by the polarization beam splitter 104 (dashed arrow indicated by the symbol Y2). At this time, the measurement light R3 is reflected toward the measurement photodiode 113 (first photodetector) due to the inclination direction of the reflective surface 104A in the polarizing beam splitter 104. The measurement light R3 reflected in the direction of the measurement photodiode 113 is focused by the measurement condensing lens 112 and detected by the measurement photodiode 113.

なお、本実施形態では、参照用フォトダイオード106で参照光R2の強度をモニタすることで、光源101が出射する光源光R1の強度の変動の影響を抑制して検出感度を向上させることが可能である。
あるいは、参照用フォトダイオード106及び測定用フォトダイオード113で検出された信号は、分析装置2に入力される。分析装置2は、測定用フォトダイオード113で検出された信号を参照用フォトダイオード106で検出された信号で除算し、その結果を表示することも可能である。
Note that in this embodiment, by monitoring the intensity of the reference light R2 with the reference photodiode 106, it is possible to suppress the influence of fluctuations in the intensity of the source light R1 emitted by the light source 101 and improve detection sensitivity. It is.
Alternatively, the signals detected by the reference photodiode 106 and the measurement photodiode 113 are input to the analysis device 2. The analyzer 2 can also divide the signal detected by the measurement photodiode 113 by the signal detected by the reference photodiode 106, and display the result.

なお、参照用集光レンズ105及び参照用フォトダイオード106は省略可能である。 Note that the reference condensing lens 105 and the reference photodiode 106 can be omitted.

(分析装置2)
図3は、第1実施形態で用いられる分析装置2の構成例を示す図である。
分析装置2は、CPU(Central Processing Unit)201、HD(Hard Disc)等の記憶装置202、通信装置203、ディスプレイ等の出力装置204、メモリ210を有している。
ここで、通信装置は、検出装置1から信号を受信したり、必要に応じて検出装置1に制御信号を送ったりする。
また、メモリ210には記憶装置202からプログラムがロードされ、ロードされたプログラムがCPU201によって実行される。これにより、演算部211、分析部212が具現化する。
演算部211は、測定用フォトダイオード113で検出された信号を参照用フォトダイオード106で検出された信号で除算する等の演算処理を行う。
分析部212は、演算部211の結果や、参照用フォトダイオード106で検出された信号の状態、測定用フォトダイオード113で検出された信号の状態等を基に、サンプルの成分についての分析を行う。そして、分析部212は、分析結果を出力装置204から出力させる。
(Analyzer 2)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the analyzer 2 used in the first embodiment.
The analysis device 2 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a storage device 202 such as an HD (Hard Disc), a communication device 203, an output device 204 such as a display, and a memory 210.
Here, the communication device receives signals from the detection device 1 and sends control signals to the detection device 1 as necessary.
Further, a program is loaded into the memory 210 from the storage device 202, and the loaded program is executed by the CPU 201. As a result, the calculation section 211 and the analysis section 212 are realized.
The calculation unit 211 performs calculation processing such as dividing the signal detected by the measurement photodiode 113 by the signal detected by the reference photodiode 106.
The analysis unit 212 analyzes the components of the sample based on the results of the calculation unit 211, the state of the signal detected by the reference photodiode 106, the state of the signal detected by the measurement photodiode 113, etc. . The analysis unit 212 then causes the output device 204 to output the analysis results.

(感度向上の効果)
第1実施形態では、キャピラリ5に光源101から出射された光(測定光R3)が2度照射されている。このような構成とすることでキャピラリ5中のサンプルに照射される測定光R3の光路長が2倍となり、検出感度を向上させることが可能となる。つまり、キャピラリ5中のサンプルに測定光R3が2回照射されることによってサンプルによる減光が2倍となる。これにより、SNR(Signal to Noise Ratio)を向上させることができる。換言すれば、感度を向上させることができる。
(Effect of improved sensitivity)
In the first embodiment, the capillary 5 is irradiated twice with the light (measurement light R3) emitted from the light source 101. With such a configuration, the optical path length of the measurement light R3 irradiated onto the sample in the capillary 5 is doubled, making it possible to improve detection sensitivity. That is, by irradiating the sample in the capillary 5 with the measurement light R3 twice, the light attenuation due to the sample is doubled. Thereby, SNR (Signal to Noise Ratio) can be improved. In other words, sensitivity can be improved.

第1実施形態において、光源101の側から、レンズ108,109,110とミラー111とが、この順に配置することでキャピラリ5に対して測定光R3が往復で2度照射される。さらに、偏光ビームスプリッタ104とλ/4板107とを組み合わせて活用することでキャピラリ5に往復照射された測定光R3を全量検出することが可能である。 In the first embodiment, by arranging the lenses 108, 109, 110 and the mirror 111 in this order from the light source 101 side, the capillary 5 is irradiated with the measurement light R3 twice in a round trip. Furthermore, by using the polarizing beam splitter 104 and the λ/4 plate 107 in combination, it is possible to detect the entire amount of the measurement light R3 that is irradiated to the capillary 5 in a reciprocating manner.

以下、この効果について式を用いて詳細に説明する。
UV吸収計測では、以下の式(1)で定義される吸光度Aが評価指標となる。
This effect will be explained in detail below using a formula.
In UV absorption measurement, absorbance A defined by the following equation (1) serves as an evaluation index.

Figure 0007364798000001
Figure 0007364798000001

ここで、Iは基準となる時刻における測定用フォトダイオード113で検出される検出信号である。基準となる時刻とは、測定光R3が照射されているキャピラリ5の領域に、まだサンプルが存在しない時刻である。例えば電気泳動を開始した時刻を基準となる時刻とする。また、Iは任意の時刻における検出信号である。なお、検出信号は、測定用フォトダイオード113に入射する光量に比例する。電気泳動によってキャピラリ5にサンプルが注入されると、キャピラリ5において測定光R3が照射されている領域をサンプルが通過する。そして、サンプルの分子によって測定光R3が吸収され検出信号Iが減少することでエレクトロフェログラムに吸光度のピークが表れる。ランベルトベールの法則から、サンプルの分子による吸光度の大きさSは以下の式(2)で表される。Here, I0 is a detection signal detected by the measurement photodiode 113 at a reference time. The reference time is the time when no sample is yet present in the area of the capillary 5 that is irradiated with the measurement light R3. For example, the time when electrophoresis is started is set as the reference time. Moreover, I is a detection signal at an arbitrary time. Note that the detection signal is proportional to the amount of light incident on the measurement photodiode 113. When a sample is injected into the capillary 5 by electrophoresis, the sample passes through a region of the capillary 5 that is irradiated with the measurement light R3. Then, the measurement light R3 is absorbed by the molecules of the sample and the detection signal I decreases, so that an absorbance peak appears in the electropherogram. Based on Beer-Lambert's law, the magnitude S of absorbance by molecules of a sample is expressed by the following equation (2).

S=εcL ・・・(2) S=εcL...(2)

ここで、εはサンプルの分子のモル吸光係数、cは媒質のモル濃度、Lは主にキャピラリ5の内径によって決まる測定光R3が通過する媒質(電気泳動媒体とサンプルの混合物)の光路長である。
一方で、吸光度信号ノイズNは検出信号ノイズΔIを用いて以下の式(3)で与えられる。
Here, ε is the molar extinction coefficient of the sample molecules, c is the molar concentration of the medium, and L is the optical path length of the medium (mixture of electrophoresis medium and sample) through which the measurement light R3 passes, which is mainly determined by the inner diameter of the capillary 5. be.
On the other hand, the absorbance signal noise N is given by the following equation (3) using the detection signal noise ΔI.

Figure 0007364798000002
Figure 0007364798000002

式(3)は、ΔI/Iの1次で展開することで、近似的に以下の式(4)で表される。Equation (3) is approximately expressed by the following equation (4) by expanding in the first order of ΔI/I 0 .

Figure 0007364798000003
Figure 0007364798000003

検出信号ノイズΔIは、光量に比例する光強度ノイズ、光量の平方根に比例するショットノイズ、検出器ノイズの3つの成分から成る。検出器ノイズは、測定用フォトダイオード113に由来するノイズである。そして、検出信号ノイズΔIは、測定用フォトダイオード113に入射する光量Pを用いて以下の式(5)として表すことができる。 The detection signal noise ΔI is composed of three components: light intensity noise proportional to the amount of light, shot noise proportional to the square root of the amount of light, and detector noise. Detector noise is noise originating from the measurement photodiode 113. The detection signal noise ΔI can be expressed as the following equation (5) using the amount of light P incident on the measurement photodiode 113.

Figure 0007364798000004
Figure 0007364798000004

ここで、a,b,cはそれぞれ光強度ノイズ、ショットノイズ、検出器ノイズの大きさを特徴づける定数である。IはPに比例するので、式(4)及び式(5)から吸光度ノイズNは以下の式(6)として表すことができる。Here, a, b, and c are constants that characterize the magnitude of light intensity noise, shot noise, and detector noise, respectively. Since I 0 is proportional to P, the absorbance noise N can be expressed as the following equation (6) from equations (4) and (5).

Figure 0007364798000005
Figure 0007364798000005

なお、式(6)では簡略化のため式全体に掛かる比例定数を省略する。式(2)及び式(6)から、測定用フォトダイオード113が受光する測定光R3による信号(光信号)のSNRは以下の式(7)で与えられる。 Note that in equation (6), the proportionality constant applied to the entire equation is omitted for simplification. From equations (2) and (6), the SNR of the signal (optical signal) from the measurement light R3 received by the measurement photodiode 113 is given by the following equation (7).

Figure 0007364798000006
Figure 0007364798000006

式(7)によって示されるSNRがキャピラリ5に1度だけ測定光R3を照射するこれまでの電気泳動装置のSNRである。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ104によって光量が半分に低下しており(式(7)におけるPがP/2になる)、かつ、往復照射しているため光路長が2倍になっている(式(7)におけるLが2Lになる)。これらを考慮すると、本実施形態のキャピラリ電気泳動装置Eにおける測定用フォトダイオード113が受光する測定光R3のSNR1は以下の式(8)として表すことができる。 The SNR shown by equation (7) is the SNR of the conventional electrophoresis apparatus in which the capillary 5 is irradiated with the measurement light R3 only once. In this embodiment, the light intensity is reduced by half by the polarizing beam splitter 104 (P in equation (7) becomes P/2), and the optical path length is doubled due to the round-trip irradiation. (L in equation (7) becomes 2L). Considering these, the SNR1 of the measurement light R3 received by the measurement photodiode 113 in the capillary electrophoresis device E of this embodiment can be expressed as the following equation (8).

Figure 0007364798000007
Figure 0007364798000007

式(7)と式(8)とを比較すると、本実施形態のキャピラリ電気泳動装置Eでは、これまでよりも光強度ノイズ成分aが1/2倍、光ショットノイズ成分が1/√2倍だけ実効的に小さくなっていることが分かる。従って、SNR1>SNRが成り立つ。つまり、第1実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eは、これまでよりも高い検出感度を達成可能である。 Comparing equations (7) and (8), in the capillary electrophoresis device E of this embodiment, the light intensity noise component a is 1/2 times higher and the light shot noise component is 1/√2 times higher than before. It can be seen that this has effectively become smaller. Therefore, SNR1>SNR holds true. In other words, the capillary electrophoresis device E according to the first embodiment can achieve higher detection sensitivity than ever before.

なお、第1実施形態では、UV吸収計測を行う場合について説明したが、NF計測やLIF計測にも適用可能である。NF計測やLIF計測に適用する場合、例えば、測定用集光レンズ112の前に励起波長成分を遮断して蛍光波長を透過するロングパスフィルタ等を挿入するも可能である。 In the first embodiment, the case where UV absorption measurement is performed has been described, but it is also applicable to NF measurement and LIF measurement. When applied to NF measurement or LIF measurement, for example, it is possible to insert a long-pass filter or the like that blocks excitation wavelength components and transmits fluorescence wavelengths in front of the measurement condensing lens 112.

また、第1実施形態では、往路において偏光ビームスプリッタ104によって分岐された参照光R2を参照用フォトダイオード106で検出している。そして、分析装置2の演算部211が測定用フォトダイオード113で検出された測定光R3の強度を、参照用フォトダイオード106で検出された参照光R2の強度で除算することが可能である。これにより、光源101に由来するゆらぎを相殺することができる。これにより、SNRをさらに向上させることができる。 Further, in the first embodiment, the reference light R2 split by the polarizing beam splitter 104 on the outward path is detected by the reference photodiode 106. Then, the calculation unit 211 of the analyzer 2 can divide the intensity of the measurement light R3 detected by the measurement photodiode 113 by the intensity of the reference light R2 detected by the reference photodiode 106. Thereby, fluctuations originating from the light source 101 can be offset. Thereby, the SNR can be further improved.

また、第1実施形態では、偏光ビームスプリッタ104によって、光源光R1がS偏光成分の参照光R2とP偏光の測定光R3とに分けられる。そして、光源101からみて、偏光ビームスプリッタ104の後段にλ/4板107が設置されている。このような構成により、ミラー111で反射された測定光R3は、最終的にS偏光となり、偏光ビームスプリッタ104によってすべて反射される。これにより、ミラー111で反射された測定光R3が光源101に入射することを防ぎ、光源101から出射される光源光R1に影響を与えることを防止することができる。 Further, in the first embodiment, the light source light R1 is divided by the polarizing beam splitter 104 into the reference light R2 having an S polarization component and the measurement light R3 having a P polarization component. When viewed from the light source 101, a λ/4 plate 107 is installed after the polarizing beam splitter 104. With this configuration, the measurement light R3 reflected by the mirror 111 finally becomes S-polarized light, and is completely reflected by the polarization beam splitter 104. Thereby, the measurement light R3 reflected by the mirror 111 can be prevented from entering the light source 101, and can be prevented from affecting the light source light R1 emitted from the light source 101.

なお、サンプルは電気泳動で動いているのに測定光R3は異なるタイミングで2度照射されることになる。しかし、光の速さはサンプルが動く速さよりも十分に速いので、測定光R3に対してサンプルはほぼ止まっているとみなすことができる。従って1度だけ透過した光と2度透過した光は、サンプルによる吸光量(すなわち、測定光R3の減光量)が倍になるだけで、付随するサンプルの情報としてはまったく同じと考えて差し支えない。 Note that even though the sample is moving by electrophoresis, the measurement light R3 is irradiated twice at different timings. However, since the speed of light is sufficiently faster than the speed at which the sample moves, it can be considered that the sample is almost stationary with respect to the measurement light R3. Therefore, it is safe to assume that the light transmitted once and the light transmitted twice have exactly the same information on the sample, with the only difference being that the amount of light absorbed by the sample (that is, the amount of attenuation of measurement light R3) is doubled. .

また、本実施形態ではタンパク質のUV吸収計測を前提として説明しているため、測定光R3の往復照射によりキャピラリ5における吸光(減光)が大きくなることでSNRが向上するとしている。これに対して、自家蛍光計測や、レーザ誘起蛍光計測の場合、測定光R3の往復照射によりキャピラリ5における蛍光の強度が大きくなるため、UV吸収計測と同様、SNRを向上させることができる。 Furthermore, since this embodiment is described on the premise of UV absorption measurement of proteins, the SNR is improved by increasing the light absorption (attenuation) in the capillary 5 due to the reciprocating irradiation of the measurement light R3. On the other hand, in the case of autofluorescence measurement or laser-induced fluorescence measurement, the intensity of fluorescence in the capillary 5 increases due to the reciprocating irradiation of the measurement light R3, so that the SNR can be improved similarly to UV absorption measurement.

[第2実施形態]
図4は、第2実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eaの全体構成例を示す模式図である。なお、図4において、図1に示す構成と同じ構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態に示すキャピラリ電気泳動装置Eaは、複数のキャピラリ5からなるキャピラリアレイ50、複数の電気泳動媒体容器64、複数のサンプル容器3を有している点において図1に示すキャピラリ電気泳動装置Eと異なる。キャピラリアレイ50は、注入側151の端部において、それぞれのキャピラリ5が別々のサンプル容器3及び注入側電極槽4に接続されている。、また、検出装置1aにおいて、それぞれのキャピラリ5は一定のピッチで整列して配列されている。なお、分析装置2の構成は、演算部211、分析部212が、それぞれのキャピラリ5に対して処理を行うこと以外は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a capillary electrophoresis apparatus Ea according to the second embodiment. Note that in FIG. 4, the same components as those shown in FIG.
The capillary electrophoresis device Ea shown in the second embodiment is different from the capillary electrophoresis device shown in FIG. Different from device E. At the end of the injection side 151 of the capillary array 50, each capillary 5 is connected to a separate sample container 3 and an injection side electrode tank 4. In addition, in the detection device 1a, the capillaries 5 are arranged at a constant pitch. Note that the configuration of the analyzer 2 is the same as that of the first embodiment except that the calculation section 211 and the analysis section 212 perform processing on each capillary 5, so the explanation will be omitted.

(検出装置1aの構成)
図5は、第2実施形態における検出装置1aの構成例を示す図である。
図5において、図2に示す構成と同様の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、図5において、図2と同様、実線矢印は光の往路を示し、破線矢印は光の復路を示している。
光源101から出射した光源光R1はコリメートレンズであるレンズ102によってコリメート光に変換される。レンズ102によってコリメート光に変換された光源光R1は、バンドパスフィルタ103を透過し、レンズ121とレンズ122とによって複数の光ファイバ131からなるファイババンドル130に結合される。ちなみに、レンズ122はコリメートレンズである。レンズ121は集光が可能なレンズであればよい。ここで、光ファイバ131への光の結合とは、光ファイバ131へ光が入射し、光ファイバ131内を伝搬していくことを意味する。ファイババンドル130の構成については後記する。このようなファイババンドル130を用いることにより、容易に光源光R1を分割することができる。
(Configuration of detection device 1a)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a detection device 1a in the second embodiment.
In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. Note that in FIG. 5, similarly to FIG. 2, solid line arrows indicate the outward path of light, and broken line arrows indicate the return path of light.
The light source light R1 emitted from the light source 101 is converted into collimated light by the lens 102 which is a collimating lens. The light source light R1 converted into collimated light by the lens 102 passes through the bandpass filter 103 and is coupled by the lenses 121 and 122 to the fiber bundle 130 made up of a plurality of optical fibers 131. Incidentally, the lens 122 is a collimating lens. The lens 121 may be any lens that can condense light. Here, coupling of light to the optical fiber 131 means that light enters the optical fiber 131 and propagates within the optical fiber 131. The configuration of the fiber bundle 130 will be described later. By using such a fiber bundle 130, the light source light R1 can be easily divided.

レンズ102,121,122は面を均一に照明する光学系であるケーラ照明系140を構成しており、光源101の空間的な発光強度分布を均一化してファイババンドル130に結合させる役割を果たしている。具体的には、レンズ121の出射側焦点位置とレンズ122の入射側焦点位置が重なるよう、レンズ121及びレンズ122が配置される。このような構成とすることで、ファイババンドル130における光ファイバ131の間の結合光量のばらつきが抑制され、すべての光ファイバ131に同じ光量を結合させることが可能となる。また、強度分布を均一化して結合させることで、ファイババンドル130の端面位置の外乱等による振動に伴う結合光量の変動を抑制し、検出感度の低下を防ぐことができる。 The lenses 102, 121, and 122 constitute a Koehler illumination system 140, which is an optical system that uniformly illuminates a surface, and plays the role of making the spatial emission intensity distribution of the light source 101 uniform and coupling it to the fiber bundle 130. . Specifically, the lenses 121 and 122 are arranged so that the focal position of the exit side of the lens 121 and the focal position of the entrance side of the lens 122 overlap. With such a configuration, variations in the amount of coupled light between the optical fibers 131 in the fiber bundle 130 are suppressed, and it becomes possible to couple the same amount of light to all the optical fibers 131. Moreover, by making the intensity distribution uniform and coupling, it is possible to suppress fluctuations in the amount of coupled light due to vibrations caused by disturbances in the end face position of the fiber bundle 130, and to prevent a decrease in detection sensitivity.

このように、レンズ102,121,122がケーラ照明系140となるよう構成されることで、ファイババンドル130における光ファイバ131それぞれに対して均一な光源光R1を結合させることができる。ケーラ照明系140を構成する意味の詳細については後記する。
なお、レンズ121、レンズ122、ケーラ照明系140は、光分割部、光結合部に相当する。また、ファイババンドル130、光ファイバ131は、光分割部に相当する。
By configuring the lenses 102, 121, and 122 to form the Koehler illumination system 140 in this manner, uniform light source light R1 can be coupled to each of the optical fibers 131 in the fiber bundle 130. The details of what constitutes the Koehler illumination system 140 will be described later.
Note that the lens 121, the lens 122, and the Koehler illumination system 140 correspond to a light splitting section and a light coupling section. Furthermore, the fiber bundle 130 and the optical fiber 131 correspond to a light splitting section.

ファイババンドル130における光ファイバ131のそれぞれを出射した光は、それぞれ第1実施形態と同様の光路をたどる。以下に、その説明を簡単に行う。
ファイババンドル130における光ファイバ131のそれぞれを出射した光源光R1のそれぞれは、コリメートレンズであるレンズ123によってコリメート光に変換される。それぞれの光源光R1は第1実施形態の場合と同様に、偏光ビームスプリッタ104によって参照光R2と測定光R3にそれぞれ分岐される。それぞれの参照光R2は参照用集光レンズ105よって集光され、それぞれが参照用フォトダイオードアレイ124で検出される。
The light emitted from each of the optical fibers 131 in the fiber bundle 130 follows the same optical path as in the first embodiment. A brief explanation will be given below.
Each of the source lights R1 emitted from each of the optical fibers 131 in the fiber bundle 130 is converted into collimated light by the lens 123, which is a collimating lens. Each light source light R1 is split into a reference light R2 and a measurement light R3 by a polarizing beam splitter 104, as in the first embodiment. Each reference light R2 is focused by a reference condensing lens 105, and each is detected by a reference photodiode array 124.

一方、それぞれの測定光R3はλ/4板107によって円偏光に変換された後、レンズ108によって、キャピラリアレイ50におけるそれぞれのキャピラリ5に集光して照射される。それぞれのキャピラリ5を透過した測定光R3のそれぞれはレンズ109によってコリメート光に変換されたのち、レンズ110によってミラー111に集光して照射される。それぞれの測定光R3はミラー111を反射した後に同じ光路をたどって、再びそれぞれのキャピラリ5に集光して照射される。キャピラリ5を透過したそれぞれの測定光R3は、レンズ108によってコリメート光に変換されたのちにλ/4板107によって偏光状態が円偏光からS偏光に変換される。S偏光に変換された測定光R3のそれぞれは偏光ビームスプリッタ104によって反射される。偏光ビームスプリッタ104によって反射された測定光R3のそれぞれは、測定用集光レンズ112によって集光されて測定用フォトダイオードアレイ125によって検出される。ちなみに、レンズ108~110は図2と同様、コリメートレンズである。 On the other hand, each measurement light R3 is converted into circularly polarized light by the λ/4 plate 107, and then focused and irradiated onto each capillary 5 in the capillary array 50 by the lens 108. Each measurement light R3 transmitted through each capillary 5 is converted into collimated light by a lens 109, and then condensed by a lens 110 and irradiated onto a mirror 111. After being reflected by the mirror 111, each measurement light R3 follows the same optical path and is again focused and irradiated onto each capillary 5. Each measurement light R3 transmitted through the capillary 5 is converted into collimated light by the lens 108, and then the polarization state is converted from circularly polarized light to S-polarized light by the λ/4 plate 107. Each of the measurement lights R3 converted into S-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 104. Each of the measurement lights R3 reflected by the polarizing beam splitter 104 is focused by a measurement condenser lens 112 and detected by a measurement photodiode array 125. Incidentally, lenses 108 to 110 are collimating lenses as in FIG. 2.

(ファイババンドル130の構成)
図6A及び図6Bはファイババンドル130の任意の場所における切断面を示す例である。図6Aは光ファイバ131の本数が7本の場合における光ファイバ131の配置を示し、図6Bは光ファイバ131の本数が8本の場合における光ファイバ131の配置を示す。
光のエネルギ損失を可能な限り少なくするため、図6Aに示すように光ファイバ131は最密充填配置が望ましい。つまり、ファイババンドル130では複数の光ファイバ131の間の距離が最小なるよう構成されていることが望ましい。最密充填配置が不可能な光ファイバ131の本数の場合、図6Bに示すようにファイババンドル130の中心から最外周の光ファイバ131の中心までの距離が最小となるように配置することが望ましい。図6A及び図6Bに示すようにファイババンドル130の出射側端面における光ファイバ131は一列に整列して配置されている。これにより光源101から出射した光源光R1はファイババンドル130に含まれる光ファイバ131の本数分、ほぼ均一の強度で分割される。
(Configuration of fiber bundle 130)
6A and 6B are examples showing cut surfaces at arbitrary locations of the fiber bundle 130. FIG. FIG. 6A shows the arrangement of the optical fibers 131 when the number of optical fibers 131 is seven, and FIG. 6B shows the arrangement of the optical fibers 131 when the number of optical fibers 131 is eight.
In order to reduce optical energy loss as much as possible, it is desirable that the optical fibers 131 be arranged in a close-packed arrangement as shown in FIG. 6A. In other words, it is desirable that the fiber bundle 130 be configured such that the distance between the plurality of optical fibers 131 is minimized. In the case of the number of optical fibers 131 that cannot be arranged in closest packing, it is desirable to arrange them so that the distance from the center of the fiber bundle 130 to the center of the outermost optical fiber 131 is minimized, as shown in FIG. 6B. . As shown in FIGS. 6A and 6B, the optical fibers 131 on the output side end face of the fiber bundle 130 are arranged in a line. Thereby, the light source light R1 emitted from the light source 101 is divided by the number of optical fibers 131 included in the fiber bundle 130 with substantially uniform intensity.

(ケーラ照明系140)
ここで、図5におけるレンズ102,121,122がケーラ照明系140を構成する効果(結合光量の均一性の検証)について、シミュレーション結果に基づいて説明する。
ファイババンドル130により光を分割してUV吸収計測を行う場合に重要となるのは、ファイババンドル130を構成する光ファイバ131それぞれへの結合光量の均一性と安定性である。
図7Aは、ファイババンドル130における光ファイバ131の位置と光量との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。
図7AにおけるグラフGR11は、図5におけるレンズ122を設けずにレンズ102とレンズ121とから構成される結像光学系を用いた場合を示している。また、グラフGR12は、図5に示すようにレンズ102,121,122がケーラ照明系140を構成している場合を示している。
(Kehla lighting system 140)
Here, the effect of the lenses 102, 121, and 122 in FIG. 5 constituting the Koehler illumination system 140 (verification of uniformity of the amount of coupled light) will be described based on simulation results.
What is important when performing UV absorption measurement by splitting light using the fiber bundle 130 is the uniformity and stability of the amount of light coupled to each of the optical fibers 131 that constitute the fiber bundle 130.
FIG. 7A is a graph of simulation results showing the relationship between the position of the optical fiber 131 in the fiber bundle 130 and the amount of light.
Graph GR11 in FIG. 7A shows a case where an imaging optical system composed of lens 102 and lens 121 is used without providing lens 122 in FIG. 5. Further, graph GR12 shows a case where the lenses 102, 121, and 122 constitute the Koehler illumination system 140 as shown in FIG.

図7Aにおいて、横軸はファイババンドル130における光ファイバ131の位置r(μm)を示している。なお、図7Aの横軸においてファイババンドル130の中心を「0」としている。
このシミュレーションにおいて、光源101の発光強度空間分布は半値全幅約0.35mmのガウシアンとして仮定している。また、バンドパスフィルタ103の透過波長は220nmとしている。さらに、レンズ102及びレンズ121の焦点距離と外径とは、それぞれ50mm、20mmφとしている。また、レンズ121の焦点距離と外径は、それぞれ2.71mm、3mmφとしている。そして、それぞれの光ファイバ131のコア径及びNA(Numerical Aperture:開口数)は、それぞれ105μm、0.25としている。これらの条件で、光線追跡に基づいてシミュレーションが実行される。
In FIG. 7A, the horizontal axis indicates the position r (μm) of the optical fiber 131 in the fiber bundle 130. Note that the center of the fiber bundle 130 is set to "0" on the horizontal axis of FIG. 7A.
In this simulation, the spatial distribution of the emission intensity of the light source 101 is assumed to be Gaussian with a full width at half maximum of about 0.35 mm. Furthermore, the transmission wavelength of the bandpass filter 103 is 220 nm. Further, the focal length and outer diameter of the lens 102 and the lens 121 are 50 mm and 20 mmφ, respectively. Further, the focal length and outer diameter of the lens 121 are 2.71 mm and 3 mmφ, respectively. The core diameter and NA (Numerical Aperture) of each optical fiber 131 are 105 μm and 0.25, respectively. A simulation is performed based on ray tracing under these conditions.

結像光学系が用いられている場合、グラフGR11に示すように、光源101の発光強度空間分布が反映され、結合光量は光ファイバ131の位置rに対してガウシアン型の依存性を示す。そのため、結合光量は中心の光ファイバ131(r=0に近い)ほど大きく、周辺の光ファイバ131(r=0から遠い)ほど小さくなる。これは、キャピラリ511ごとに照射される光量が異なることを射している。 When an imaging optical system is used, as shown in graph GR11, the spatial distribution of the emission intensity of the light source 101 is reflected, and the amount of coupled light exhibits a Gaussian dependence on the position r of the optical fiber 131. Therefore, the amount of coupled light is larger for the central optical fiber 131 (closer to r=0), and smaller for the peripheral optical fibers 131 (further from r=0). This indicates that the amount of light irradiated to each capillary 511 is different.

一方、ケーラ照明系140が用いられている場合、光ファイバ131の位置rが±約400μmの範囲で光ファイバ131への結合光量はほぼ一定の値を取る。従って、この領域(rが±約400μmの範囲)内に光ファイバ131を配置することで、すべての光ファイバ131に対してほぼ同じ光量の光を結合させることが可能になる。これは、すべてのキャピラリ5に対して、ほぼ同じ光量の光(光源光R1)が照射されることを意味している。このため、ケーラ照明系140を用いることで、同一の光量条件で異なるサンプルの同時計測が可能となる。また、結合光量が一定となる光ファイバ131の位置rの範囲は、レンズ121及びレンズ122の焦点距離の比を変えることで自由に設定可能である。 On the other hand, when the Koehler illumination system 140 is used, the amount of light coupled to the optical fiber 131 takes a substantially constant value within the range of the position r of the optical fiber 131 of about ±400 μm. Therefore, by arranging the optical fibers 131 within this region (r in the range of about ±400 μm), it becomes possible to couple approximately the same amount of light to all the optical fibers 131. This means that all capillaries 5 are irradiated with substantially the same amount of light (light source light R1). Therefore, by using the Koehler illumination system 140, it is possible to simultaneously measure different samples under the same light amount conditions. Further, the range of the position r of the optical fiber 131 where the amount of coupled light is constant can be freely set by changing the ratio of the focal lengths of the lenses 121 and 122.

また、結合光量の安定性に関しては、外乱による光学部品(光ファイバ131)の変位の影響を考慮する必要がある。例えば、光ファイバ131の入射側端面位置が変動すると、それに伴い、光ファイバ131への結合光量も変動する。光ファイバ131の位置(x,y,z)における光ファイバ131への結合光量をI、光ファイバ131の位置変位量を(Δx,Δy,Δz)とすると、光ファイバ131の変位に伴う結合光量の変動量(以下、変動光量と称する)ΔIは近似的に以下の式(11)で与えられる。 Furthermore, regarding the stability of the amount of coupled light, it is necessary to consider the influence of displacement of the optical component (optical fiber 131) due to disturbance. For example, when the position of the input side end face of the optical fiber 131 changes, the amount of light coupled to the optical fiber 131 also changes accordingly. If the amount of light coupled to the optical fiber 131 at the position (x, y, z) of the optical fiber 131 is I, and the amount of positional displacement of the optical fiber 131 is (Δx, Δy, Δz), the amount of coupled light accompanying the displacement of the optical fiber 131 is The amount of variation (hereinafter referred to as variation light amount) ΔI is approximately given by the following equation (11).

Figure 0007364798000008
Figure 0007364798000008

ここで、∇は空間微分を表している。
式(11)から、光ファイバ131の結合光量の空間微分∇Iが大きければ大きいほど変動光量ΔIが大きくなることが分かる。
Here, ∇ represents spatial differentiation.
From equation (11), it can be seen that the larger the spatial differential ∇I of the coupled light amount of the optical fiber 131, the larger the fluctuating light amount ΔI.

図7Bは、光ファイバ131の入射側端面位置がr方向へΔrだけ変動した際に生じる変動光量ΔIの絶対値を示すグラフである。なお、図7Bは、図7Aの結果に基づいて計算されている。 FIG. 7B is a graph showing the absolute value of the fluctuating light amount ΔI that occurs when the position of the incident side end face of the optical fiber 131 fluctuates by Δr in the r direction. Note that FIG. 7B is calculated based on the results of FIG. 7A.

図7BにおけるグラフGR21は、結像光学系を用いた場合を示している。結合光学系とは、前記したように、図5におけるレンズ122を設けずにレンズ102とレンズ121から構成される系である。また、グラフGR22は、図5に示すようにレンズ102,121,122がケーラ照明系140を構成している場合を示している。すなわち、図7BのグラフGR21は図7AのグラフGR11に基づいた結果であり、図7BのグラフGR22は図7AのグラフGR12に基づいた結果である。
また、図7Bにおいて、横軸はファイババンドル130における光ファイバ131の位置r(μm)を示している。なお、図7Bの横軸においてファイババンドル130の中心を「0」としている。
そして、位置の変動の大きさΔrは0.1μmとしている。
Graph GR21 in FIG. 7B shows the case where an imaging optical system is used. As described above, the combined optical system is a system that is composed of the lens 102 and the lens 121 without the lens 122 shown in FIG. 5. Further, graph GR22 shows a case where the lenses 102, 121, and 122 constitute the Koehler illumination system 140 as shown in FIG. That is, graph GR21 in FIG. 7B is a result based on graph GR11 in FIG. 7A, and graph GR22 in FIG. 7B is a result based on graph GR12 in FIG. 7A.
Further, in FIG. 7B, the horizontal axis indicates the position r (μm) of the optical fiber 131 in the fiber bundle 130. Note that the center of the fiber bundle 130 is set to "0" on the horizontal axis of FIG. 7B.
The magnitude of the positional variation Δr is set to 0.1 μm.

結像光学系が用いられている場合、r=0μm以外の領域において、変動光量ΔIの絶対値が大きくなっていることが分かる。これは、r=0μm以外の領域において結合光量の光ファイバ131の位置rに対する微分が大きくなっていることを反映していることを意味している。これによって、r=0μm以外の領域に配置された光ファイバ131に対応する検出感度は低下する。すなわち、結合光学系では、ファイババンドル130の中心近傍以外に配置された光ファイバ131において、ファイババンドル130の位置変動に対するロバスト性が低い。 It can be seen that when the imaging optical system is used, the absolute value of the fluctuating light amount ΔI is large in a region other than r=0 μm. This means that the differential of the amount of coupled light with respect to the position r of the optical fiber 131 is large in a region other than r=0 μm. As a result, the detection sensitivity corresponding to the optical fiber 131 arranged in a region other than r=0 μm decreases. That is, in the coupling optical system, the optical fibers 131 arranged other than near the center of the fiber bundle 130 have low robustness against positional fluctuations of the fiber bundle 130.

これに対し、ケーラ照明系140を用いた場合、グラフGR22に示すように強度分布均一化(図7AのグラフGR12参照)の効果によりr=-360~360μmの範囲において変動光量が抑制されていることが分かる。従って、この領域(r=-360~360μmの範囲)内に光ファイバ131を配置することで光ファイバ131への変動光量が抑制される。これにより、検出感度の低下を防ぐことが可能となる。すなわち、ケーラ照明系140では、ファイババンドル130の中心近傍以外に配置された光ファイバ131でも、ファイババンドル130の位置変動に対するロバスト性を高くすることができる。 On the other hand, when the Koehler illumination system 140 is used, as shown in graph GR22, the fluctuating light amount is suppressed in the range of r=-360 to 360 μm due to the effect of uniformizing the intensity distribution (see graph GR12 in FIG. 7A). I understand that. Therefore, by arranging the optical fiber 131 within this region (r=-360 to 360 μm range), the fluctuating amount of light to the optical fiber 131 is suppressed. This makes it possible to prevent a decrease in detection sensitivity. That is, in the Koehler illumination system 140, even if the optical fiber 131 is arranged other than near the center of the fiber bundle 130, the robustness against positional fluctuations of the fiber bundle 130 can be increased.

第2実施形態では、光源101から出射された光源光R1がキャピラリ5の本数に分割され、それぞれのキャピラリ5に往復照射している。これにより、第1実施形態と同様、高い検出感度を実現することができるとともに複数のサンプルの同時測定が可能となる。この結果、第2実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eaは、これまでのキャピラリ電気泳動装置よりも高いスループットを実現することができる。 In the second embodiment, the light source light R1 emitted from the light source 101 is divided into the number of capillaries 5, and is irradiated to each capillary 5 back and forth. As a result, as in the first embodiment, high detection sensitivity can be achieved and multiple samples can be measured simultaneously. As a result, the capillary electrophoresis apparatus Ea according to the second embodiment can achieve higher throughput than conventional capillary electrophoresis apparatuses.

なお、第2実施形態では、ファイババンドル130を用いて光源光R1を分割している。しかし、これに限らず、ビームスプリッタや、回折格子等といった他の手段を用いて光源光R1を分割しても同様の効果を得ることができる。 Note that in the second embodiment, the fiber bundle 130 is used to split the light source light R1. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by dividing the light source light R1 using other means such as a beam splitter or a diffraction grating.

[第3実施形態]
図8は、第3実施形態における検出装置1bの構成例を示す図である。図8において、図2と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略している。また、第3実施形態のキャピラリ電気泳動装置Eaは、検出装置1aが検出装置1bとなること以外、図4に示すキャピラリ電気泳動装置Eaと同様であるので、キャピラリ電気泳動装置Eaの図示及び説明を省略する。なお、図8において、図2と同様、実線矢印は光の往路を示し、破線矢印は光の復路を示している。
空間的に分割された測定光R3を複数のキャピラリ5に照射していた第2実施形態に対して、第3実施形態では測定光R3を分割せずに1つの測定光R3を時間的に分けて複数のキャピラリ5に照射している。このような構成とすることで、第3実施形態に係る検出装置1bは、複数のサンプルの並列測定を可能にしている。
[Third embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a detection device 1b in the third embodiment. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The capillary electrophoresis device Ea of the third embodiment is similar to the capillary electrophoresis device Ea shown in FIG. 4 except that the detection device 1a is the detection device 1b, so the capillary electrophoresis device Ea is illustrated and explained. omitted. Note that in FIG. 8, similarly to FIG. 2, solid line arrows indicate the outward path of light, and broken line arrows indicate the return path of light.
In contrast to the second embodiment in which the plurality of capillaries 5 were irradiated with the spatially divided measurement light R3, in the third embodiment one measurement light R3 is temporally divided without dividing the measurement light R3. and irradiates a plurality of capillaries 5. With such a configuration, the detection device 1b according to the third embodiment enables parallel measurement of a plurality of samples.

図8に示す検出装置1bの構成と、図2に示す検出装置1の構成とを比較すると、ガルバノミラー141及び複数のキャピラリ5(5a~5c)を有している点が異なる。ここで、ガルバノミラー141はλ/4板107とレンズ108との間に設置され、λ/4板107とレンズ108との間の光路を変化させる。 Comparing the configuration of the detection device 1b shown in FIG. 8 with the configuration of the detection device 1 shown in FIG. 2, they differ in that they include a galvanometer mirror 141 and a plurality of capillaries 5 (5a to 5c). Here, the galvanometer mirror 141 is installed between the λ/4 plate 107 and the lens 108, and changes the optical path between the λ/4 plate 107 and the lens 108.

ガルバノミラー141は分析装置2bによってその角度が制御される。このように、ガルバノミラー141の角度を変えることで、キャピラリアレイ50におけるそれぞれのキャピラリ5a~5cに測定光R3を順に照射することが可能である。 The angle of the galvanometer mirror 141 is controlled by the analyzer 2b. In this way, by changing the angle of the galvano mirror 141, it is possible to sequentially irradiate each of the capillaries 5a to 5c in the capillary array 50 with the measurement light R3.

(分析装置2b)
図9は、第3実施形態で用いられる分析装置2bの構成例を示す図である。なお、図9において、図3と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図9に示す分析装置2bが、図3に示す分析装置2と異なる点はガルバノミラー制御部213を有する点である。
ガルバノミラー制御部213は、ガルバノミラー141の傾斜を制御する。
(Analyzer 2b)
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of an analysis device 2b used in the third embodiment. Note that in FIG. 9, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The analyzer 2b shown in FIG. 9 differs from the analyzer 2 shown in FIG. 3 in that it includes a galvanometer mirror control section 213.
The galvano mirror control unit 213 controls the tilt of the galvano mirror 141.

(ガルバノミラー141の制御)
図10はガルバノミラー141の制御によるレンズ108の集光位置の変化を示すグラフである。適宜、図8を参照する。
分析装置2bのガルバノミラー制御部213は、図10に示すようにガルバノミラー141の角度を時間に対して階段状に変化させることで、各キャピラリ5a~5cに対し、順に測定光R3を照射する。ここで、集光位置PS1はキャピラリ5aの位置を示し、集光位置PS2はキャピラリ5bの位置を示す。同様に、集光位置PS3はキャピラリ5cの位置を示す。
ここで、期間T1はキャピラリ5aに測定光R3が照射される時間を示している。また、期間T2はキャピラリ5bに測定光R3が照射される時間を示している。また、期間T3はキャピラリ5cに測定光R3が照射される時間を示している。
(Control of galvano mirror 141)
FIG. 10 is a graph showing changes in the condensing position of the lens 108 due to control of the galvano mirror 141. Refer to FIG. 8 as appropriate.
The galvanometer mirror control unit 213 of the analyzer 2b sequentially irradiates each capillary 5a to 5c with the measurement light R3 by changing the angle of the galvanometer mirror 141 stepwise with respect to time as shown in FIG. . Here, the focusing position PS1 indicates the position of the capillary 5a, and the focusing position PS2 indicates the position of the capillary 5b. Similarly, the condensing position PS3 indicates the position of the capillary 5c.
Here, the period T1 indicates the time during which the capillary 5a is irradiated with the measurement light R3. Moreover, the period T2 indicates the time during which the capillary 5b is irradiated with the measurement light R3. Moreover, the period T3 indicates the time during which the capillary 5c is irradiated with the measurement light R3.

ガルバノミラー141の制御の一周期の時間Tは、エレクトロフェログラムを構成するデータのサンプリング周波数によって決まる。サンプリング周波数は1回の電気泳動の間(30分程度)にエレクトロフェログラムを構成するのに十分な点数が得られるだけの値であればよく、例えば2Hzとすることができる。この場合、0.5sの間にすべてのキャピラリ5に対して1度は測定光R3が照射される必要があるため、周期は0.5s以下である必要がある。ガルバノミラー141の典型的な応答速度は10ms以下程度であるため、周期0.5秒以下での制御は十分に可能である。また、このように高速制御が可能なガルバノミラー141を用いることで、特許文献1とは異なりキャピラリ5以外(キャピラリ5とキャピラリ5の間の空間)に測定光R3が照射される時間を最小限にすることができ、検出感度の低下を抑制することが可能となる。 The time T of one cycle of control of the galvanometer mirror 141 is determined by the sampling frequency of data constituting the electropherogram. The sampling frequency may be set to a value sufficient to obtain a sufficient number of points to construct an electropherogram during one electrophoresis (about 30 minutes), and may be, for example, 2 Hz. In this case, the measurement light R3 needs to be irradiated once to all capillaries 5 during 0.5 seconds, so the period needs to be 0.5 seconds or less. Since the typical response speed of the galvanometer mirror 141 is approximately 10 ms or less, control with a period of 0.5 seconds or less is fully possible. In addition, by using the galvanometer mirror 141 that can be controlled at high speed in this way, unlike Patent Document 1, the time during which the measurement light R3 is irradiated to areas other than the capillary 5 (the space between the capillaries 5 and 5) can be minimized. This makes it possible to suppress a decrease in detection sensitivity.

第3実施形態では、高速応答が可能なガルバノミラー141を用いて測定光R3を時間的に分けて複数のキャピラリ5それぞれに往復照射している。このようにすることで、第1実施形態と同様の高い検出感度を実現することができるとともに、複数のサンプルの並列測定を実現することができる。この結果、第3実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eaは、これまでのキャピラリ電気泳動装置よりも高いスループットを達成することができる。さらに、第3実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置Eaは、時間的に分けて測定光R3を、それぞれのキャピラリ5に照射することで、複数のキャピラリ5に対応する信号を単一の測定用フォトダイオード113で検出することができる。これにより、小型かつ低コストなキャピラリ電気泳動装置Eaを提供することが可能である。 In the third embodiment, a galvanometer mirror 141 capable of high-speed response is used to divide the measurement light R3 in time and irradiate it back and forth to each of the plurality of capillaries 5. By doing so, high detection sensitivity similar to that of the first embodiment can be achieved, and parallel measurement of a plurality of samples can be achieved. As a result, the capillary electrophoresis apparatus Ea according to the third embodiment can achieve higher throughput than conventional capillary electrophoresis apparatuses. Furthermore, the capillary electrophoresis device Ea according to the third embodiment irradiates each capillary 5 with the measurement light R3 in a time-divided manner, thereby converting signals corresponding to a plurality of capillaries 5 into a single measurement photo. It can be detected by the diode 113. Thereby, it is possible to provide a small and low-cost capillary electrophoresis device Ea.

なお、第3実施形態では、測定光R3を時間的に分けてキャピラリ5に照射する光スイッチング部としてガルバノミラー141が用いられている。このような構成とすることで、高速応答性に優れた検出装置1bを実現することができる。ただし、ステージ等を用いてキャピラリ5の位置を移動する方法等が光スイッチング部として用いられてもよい。ポリゴンミラーや、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)ミラー111等のような光の反射角度を変化させる光偏向部で構成されてもよい。このような光偏向部が光スイッチ部として用いられることで、ステージ等を用いてキャピラリ5を移動する方法よりも応答性に優れた光スイッチング部を実現することができる。光音響素子等を光スイッチング部として用いることも可能である。 Note that in the third embodiment, a galvano mirror 141 is used as an optical switching unit that irradiates the capillary 5 with the measurement light R3 divided in time. With such a configuration, it is possible to realize the detection device 1b with excellent high-speed response. However, a method of moving the position of the capillary 5 using a stage or the like may be used as the optical switching unit. It may be configured with a light deflection unit that changes the reflection angle of light, such as a polygon mirror or a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) mirror 111. By using such an optical deflection section as an optical switch section, it is possible to realize an optical switching section with better responsiveness than a method in which the capillary 5 is moved using a stage or the like. It is also possible to use a photoacoustic element or the like as an optical switching section.

なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.

また、前記した各構成、機能、各部211~213、記憶装置202等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図3及び図9で示すように、前記した各構成、機能等は、CPU201等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、HDに格納すること以外に、メモリや、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、IC(Integrated Circuit)カードや、SD(Secure Digital)カード、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
Further, a part or all of the above-described configurations, functions, units 211 to 213, storage device 202, etc. may be realized in hardware by designing, for example, an integrated circuit. Further, as shown in FIGS. 3 and 9, each of the above-described configurations, functions, etc. may be realized by software by having a processor such as the CPU 201 interpret and execute a program for realizing each function. In addition to storing information such as programs, tables, and files that realize each function on the HD, it can also be stored in memory, storage devices such as SSD (Solid State Drive), IC (Integrated Circuit) cards, and SD (Secure). The data can be stored in a recording medium such as a Digital Versatile Disc (Digital) card or a DVD (Digital Versatile Disc).
Furthermore, in each embodiment, control lines and information lines are shown that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in terms of the product. In reality, almost all configurations can be considered interconnected.

5 キャピラリ
101 光源(光源部,照射光学部)
102 レンズ(照射光学部、第1のコリメートレンズ)
103 バンドパスフィルタ(照射光学部)
104 偏光ビームスプリッタ(照射光学部、偏光分離部)
106 参照用フォトダイオード(第2の光検出部)
107 λ/4板(照射光学部)
108 レンズ(照射光学部、第2のコリメートレンズ)
108,109 レンズ(照射光学部)
110 レンズ(照射光学部、第3のコリメートレンズ)
111 ミラー(反射部)
113 測定用フォトダイオード(第1の光検出部)
121 レンズ(光分割部,光結合部)
122 レンズ(光分割部,光結合部)
130 ファイババンドル(光分割部)
131 光ファイバ(光分割部)
141 ガルバノミラー(光スイッチング部、光偏向部)
140 ケーラ照明系(光分割部、光結合部)
E,Ea キャピラリ電気泳動装置
R2 参照光(第2の偏光成分の光)
R3 測定光(第1の偏光成分の光)
5 Capillary 101 Light source (light source section, irradiation optical section)
102 Lens (irradiation optical section, first collimating lens)
103 Bandpass filter (irradiation optical section)
104 Polarizing beam splitter (irradiation optical section, polarization separation section)
106 Reference photodiode (second photodetector)
107 λ/4 plate (irradiation optical part)
108 Lens (irradiation optical section, second collimating lens)
108,109 Lens (irradiation optical section)
110 Lens (irradiation optical section, third collimating lens)
111 Mirror (reflection part)
113 Measurement photodiode (first photodetector)
121 Lens (light splitting section, optical coupling section)
122 Lens (light splitting section, optical coupling section)
130 Fiber bundle (light splitter)
131 Optical fiber (light splitter)
141 Galvano mirror (optical switching section, optical deflection section)
140 Koehler illumination system (light splitting section, light coupling section)
E, Ea Capillary electrophoresis device R2 Reference light (second polarized component light)
R3 Measuring light (first polarized component light)

Claims (12)

光源部と、
前記光源部から出射された光を、キャピラリに対し往復透過させる照射光学部と、
前記キャピラリに対し往復透過された光に基づく光信号を検出する第1の光検出部と
を有し、
前記照射光学部は、
前記光源部の側から順に、
前記光源部から照射される前記光の偏光成分のうち、一方の偏光成分である第1の偏光成分の光を透過し、他方の偏光成分である第2の偏光成分の光を反射させる偏光分離部と、
前記キャピラリの前段に設けられたλ/4板と、
前記キャピラリを通過した前記第1の偏光成分の光を前記キャピラリの方向へ反射させる反射部と、
を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
A light source part,
an irradiation optical section that transmits the light emitted from the light source section back and forth through the capillary;
a first photodetection section that detects an optical signal based on the light transmitted back and forth to the capillary;
has
The irradiation optical part is
In order from the light source side,
Polarization separation for transmitting a first polarization component of one of the polarization components of the light emitted from the light source and reflecting a second polarization component of the other polarization component. Department and
a λ/4 plate provided in front of the capillary;
a reflecting section that reflects the first polarized light component that has passed through the capillary toward the capillary;
A capillary electrophoresis device comprising:
前記照射光学部は、
前記光源部の側から順に、
第1のコリメートレンズと、
前記偏光分離部としての偏光ビームスプリッタと、
前記λ/4板と、
前記キャピラリの前段に備えられ、前記λ/4板を透過した光を前記キャピラリに集光する第2のコリメートレンズと、
前記キャピラリの後段に備えられるとともに、前記反射部の前段に備えられ、前記反射部によって反射された光を前記キャピラリに集光する第3のコリメートレンズと、
を有することを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The irradiation optical section is
In order from the light source side,
a first collimating lens;
a polarization beam splitter as the polarization separation section;
The λ/4 plate,
a second collimating lens provided upstream of the capillary and condensing the light transmitted through the λ/4 plate onto the capillary;
a third collimating lens that is provided downstream of the capillary and upstream of the reflecting section, and focuses the light reflected by the reflecting section onto the capillary;
The capillary electrophoresis device according to claim 1 , characterized in that it has:
前記照射光学部は、
前記光源部から出射された光を、少なくとも前記キャピラリと同数以上に分割し、分割された前記光を、複数の前記キャピラリのそれぞれに対して同時に照射させる光分割部
を有することを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The irradiation optical part is
A light splitting unit that divides the light emitted from the light source unit into at least the same number of capillaries, and simultaneously irradiates each of the plurality of capillaries with the divided light. Item 1. The capillary electrophoresis device according to item 1 .
前記光分割部は、
複数の光ファイバのそれぞれに前記光源部から出射された前記光を結合させる光結合部
を有することを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The light splitting section is
The capillary electrophoresis device according to claim 3 , further comprising an optical coupling section that couples the light emitted from the light source section to each of a plurality of optical fibers.
前記光結合部は、
前記光源部から出射される前記光の空間的な強度分布を均一化して前記光ファイバのそれぞれに結合させる
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The optical coupling part is
The capillary electrophoresis device according to claim 4 , wherein the spatial intensity distribution of the light emitted from the light source section is made uniform and the light is coupled to each of the optical fibers.
前記光ファイバは、光ファイババンドルを構成しており、
前記光ファイババンドルにおける光ファイバのそれぞれは最密充填配置を有している
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The optical fibers constitute an optical fiber bundle,
6. The capillary electrophoresis device of claim 5 , wherein each of the optical fibers in the optical fiber bundle has a close-packed arrangement.
前記光結合部は、ケーラ照明系である
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The capillary electrophoresis device according to claim 5 , wherein the optical coupling unit is a Koehler illumination system.
前記照射光学部
前記光が照射される、複数の前記キャピラリを時間的に切り替える光スイッチング部
を有することを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The irradiation optical part is
The capillary electrophoresis device according to claim 1 , further comprising an optical switching unit that temporally switches the plurality of capillaries that are irradiated with the light.
前記光スイッチング部は、光の反射角度を変化させる光偏向部である
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The capillary electrophoresis device according to claim 8 , wherein the optical switching section is an optical deflection section that changes the reflection angle of light.
前記光偏向部は、ガルバノミラーである
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The capillary electrophoresis device according to claim 9 , wherein the light deflection section is a galvanometer mirror.
前記第1の光検出部は、前記キャピラリに2度照射された光に基づく前記光信号を検出する単一のフォトダイオードである
ことを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The capillary electrophoresis device according to claim 1 , wherein the first photodetector is a single photodiode that detects the optical signal based on light irradiated onto the capillary twice.
前記偏光分離部によって分岐された前記光源部からの光のうち、前記第2の偏光成分の光を検出する第2の光検出部
を有することを特徴とする請求項に記載のキャピラリ電気泳動装置。
The capillary electrophoresis device according to claim 1 , further comprising: a second light detection unit that detects light of the second polarization component among the light from the light source unit that is split by the polarization separation unit. Device.
JP2022539963A 2020-07-31 2020-07-31 capillary electrophoresis device Active JP7364798B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/029496 WO2022024368A1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Capillary electrophoresis device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2022024368A1 JPWO2022024368A1 (en) 2022-02-03
JPWO2022024368A5 JPWO2022024368A5 (en) 2023-04-14
JP7364798B2 true JP7364798B2 (en) 2023-10-18

Family

ID=80035285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022539963A Active JP7364798B2 (en) 2020-07-31 2020-07-31 capillary electrophoresis device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12422401B2 (en)
JP (1) JP7364798B2 (en)
WO (1) WO2022024368A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257804A (en) 2008-04-14 2009-11-05 Hitachi High-Technologies Corp Electrophoresis device
JP2012529268A (en) 2009-06-05 2012-11-22 インテジェンクス,インコーポレイテッド Use of universal sample preparation system and integrated analysis system
JP2016180608A (en) 2015-03-23 2016-10-13 株式会社トクヤマ Detector detecting by ultraviolet light absorption
JP2017507342A (en) 2014-03-07 2017-03-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション Optical system for capillary electrophoresis
WO2019244358A1 (en) 2018-06-22 2019-12-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Electrophoresis apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0886772A (en) * 1994-09-14 1996-04-02 Hitachi Ltd Capillary electrophoresis device
US7582261B2 (en) 2003-11-18 2009-09-01 Sharp Kabuhsiki Kaisha Electricity supplying device, electricity supplying apparatus, sample detection device, and sample detection apparatus
JP4139764B2 (en) 2003-11-18 2008-08-27 シャープ株式会社 Sample detection device and sample detection apparatus
JP6912766B2 (en) 2016-07-29 2021-08-04 国立大学法人徳島大学 Concentration measuring device
JP2018084523A (en) * 2016-11-25 2018-05-31 株式会社島津製作所 Gas concentration measuring device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257804A (en) 2008-04-14 2009-11-05 Hitachi High-Technologies Corp Electrophoresis device
JP2012529268A (en) 2009-06-05 2012-11-22 インテジェンクス,インコーポレイテッド Use of universal sample preparation system and integrated analysis system
JP2017507342A (en) 2014-03-07 2017-03-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション Optical system for capillary electrophoresis
JP2016180608A (en) 2015-03-23 2016-10-13 株式会社トクヤマ Detector detecting by ultraviolet light absorption
WO2019244358A1 (en) 2018-06-22 2019-12-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Electrophoresis apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20230228709A1 (en) 2023-07-20
US12422401B2 (en) 2025-09-23
JPWO2022024368A1 (en) 2022-02-03
WO2022024368A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8693004B2 (en) Dual-etalon cavity ring-down frequency-comb spectroscopy with broad band light source
JP2911877B2 (en) Fiber detector for detecting scattered light or fluorescence of suspension
JPH06300690A (en) Optical detection arrangement for small-capacity chamical analysis of liquid sample
JP3947685B2 (en) Apparatus for surface plasmon resonance and fluorescence polarization measurement
JP2005321244A (en) Optical measuring device
JP6113549B2 (en) Electrophoresis device
US8063384B2 (en) Detection system and probe therefor
JP7364798B2 (en) capillary electrophoresis device
JP7426491B2 (en) capillary electrophoresis device
JP7101991B2 (en) A method and a measuring device for measuring the absorbance of a substance in at least one solution.
JP4951578B2 (en) Electrophoresis device
JP2006125919A (en) Spectroscopic analysis apparatus and spectral analysis method
JP4367263B2 (en) Diffusion measuring device
JP2004286578A (en) Reflective thermal lens spectrometer
JP2004061419A (en) Measuring instrument
JP4290142B2 (en) Photothermal conversion measuring apparatus and method
JP3844688B2 (en) Sensor using total reflection attenuation
JP2007192841A (en) Measuring method and measuring apparatus using total reflection attenuation
JP4053236B2 (en) Sensor using total reflection attenuation
JP2006292562A (en) Surface plasmon sensor
JP2002195945A (en) Sensor utilizing attenuated total reflection
KR100728888B1 (en) How to analyze protein chips by line scanning
JP2003075334A (en) Sensor using attenuated total reflection
JP2003202289A (en) Measuring unit used in measuring device utilizing total reflection, method of manufacturing measuring unit, and measuring device utilizing total reflection
JP4014805B2 (en) Sensor using total reflection attenuation

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230116

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7364798

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150